首个人造生命及其“父亲”

那年夏天的爆炸性新闻

2010年5月22日，据媒体报道称，世界第一个人造生命诞生：美国J.克雷格·文特尔研究所的研究人员在最新一期美国《科学》杂志上报道说，他们人工合成了一种名为蕈状支原体的细菌的脱氧核糖核酸（DNA），并将其植入另一个内部被掏空的、名为山羊支原体的细菌体内，植入的DNA片段包含约850个基因。新的生命由此诞生，这种新生的微生物能够生长、繁殖，并产生一代又一代的人造生命。该项目的负责人文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”，意为合成体。“‘辛西娅’是第一个人工合成的细胞，也是第一种以计算机为‘父母’，可以自我复制的生物。”文特尔表示。

其实，文特尔的“人造细胞”只是遗传物质由人工合成，其他组分均来自于已有的生命形式。因此，一些媒体采用“首个人造生命”的说法言之过甚。相反，文特尔等人在《科学》杂志上题目为《创造由化学合成基因组控制的细菌细胞》的文章，更为严谨、客观。但是无论如何，这项孕育15年、耗资4000万美元的科技成果，毕竟是生命科学发展的一大进步，在合成生物学发展史上具有里程碑意义。

文特尔初涉人类基因研究

文特尔出生于1946年，曾应征加入美国海军医疗队参加越战，越南战场的残酷使他认识到时间和生命的宝贵，回国后，文特尔用了6年时间先后就读于圣马特奥学院和加州大学圣迭戈分校，并在后者获得了生物化学学士学位和生理学及药理学的博士学位，从此开始了他的学术生涯。

1984年，在一个由美国能源部资助的旨在讨论日益发展的DNA重组技术的会议上，科学家们第一次讨论了人类基因组测序的应用价值。这一年，文特尔进入了美国国立卫生研究院，从事细胞表面受体研究。在这期间文特尔逐渐对基因组研究产生浓厚兴趣。1986年，《自然》杂志上报道了史密斯等发明的一种DNA序列自动分析技术，文特尔立刻与发明人取得联系。几个月后，文特尔便拥有了当时的第一台自动基因测序仪。1988年，诺贝尔生理学或医学奖得主、DNA双螺旋结构的发现者J.D.沃森着手领导美国国家人类基因组研究中心，文特尔便作为其中的一员加入了这项计划。1990年，号称“30亿美元，30亿个碱基对”的人类基因组计划由美国能源部等正式启动，预期15年内完成对人体10万个基因的解码，绘制出人类基因组图谱。

“霰弹枪”挑战“链终止”

而参与这项工作的文特尔认为用原有的“链终止”方法，测序效率实在太低，他提出一种更为简单快捷的测序方法：将基因组打断为数百万个DNA片段，并对每个片段进行末端测序，然后应用一定算法的计算机程序将具有相同末端序列的片段重新整合拼接在一起，从而得到整个基因组序列。该方法称为“霰弹枪测序法”。但此提议却遭到当时参与工作的研究者的一致反对。尽管文特尔四处游说，但仍然无法为他的这一方法获得公共资金支持，这让他颇为沮丧。（下转3、6版中缝）（上接第6版《首个人造生命及其“父亲”》）

国际人类基因组计划启动8年后的1998年，在PerkinElmer公司3.3亿美元（仅是国际计划的1/10）的投资下，文特尔又建立了名为塞雷拉基因组的私立公司，正式开始自己的人类基因组计划。他坚定地采用快速但颇具风险的“霰弹枪测序法”，并声称要在3年内完成人类基因组的序列测定。此时，由政府支持的人类基因组测序工作已经花了8年时间，但仅仅测定了基因组的3%。

“狂言”竟然兑现

虽然科学家们对文特尔的“狂言”表示怀疑，但2000年4月6日，文特尔的研究小组向全世界宣布他们已经完成了人类基因组的测序工作。然而，他们拒绝将得到的数据和全人类共享，也禁止他人自由发布或无偿使用他们得到的基因数据，而且他们已经将人类的6500个基因申请专利保护，这对于国际基因组联盟来说无疑是当头一棒。最终美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合发表声明称，人类基因组数据不允许专利保护，且必须对所有研究者公开，才使得人类基因组图谱这一全人类的财富没有变成私有。不久，国际基因组联盟也完成了人类基因组工作草图的绘制。

2000年6月26日，美国总统克林顿等六国领导人共同宣布人类基因组计划的草图完成。虽然，文特尔为基因申请专利的举动不能被接受，但也正是由于他的贡献，使得预计15年才能完成的工作，提前3年便得已竣工。

文特尔的成功，也是他的创新点就在于计算机技术的运用：文特尔用计算机程序模拟基因定序，而不再通过手工操作测序。这样就可以将一个细胞的所有基因分成无数个DNA片段，提供给测序机“解码”。再通过相应的程序算法处理由此产生的琐碎数据，并把解读的“密码”一步步拼接成完整的基因组序列。大量工作交给计算机后，极大地提高了测序工作的效率。“传统基因技术用数十年才能完成的工程缩减到数月、数周，甚至数天完成”，就连对文特尔批评很多的诺贝尔奖得主J.D.沃森也不得不承认他的发现是“科学上的伟大时刻”。

《科学生活》2012年6月号